云計(jì)算在電力信息化建設(shè)中的應(yīng)用

劉源

1 引言

經(jīng)過“十一五”與“十二五”深刻圍繞堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和“三集五大”建設(shè)要求的現(xiàn)代化智能電網(wǎng)建設(shè)中，國(guó)家電力企業(yè)的信息化建設(shè)取得了顯著成效。新時(shí)期，電力信息化建設(shè)遇到了新問題、新挑戰(zhàn)和新機(jī)遇，隨著信息化電網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，要求業(yè)務(wù)響應(yīng)更快速、管控更集中、服務(wù)更優(yōu)質(zhì)、工作更協(xié)同、對(duì)一體化企業(yè)級(jí)信息建設(shè)與運(yùn)維提出了更高的要求?，F(xiàn)代化智能電網(wǎng)的建設(shè)需對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分析、反饋、實(shí)時(shí)傳遞、充分調(diào)度和分配，提高系統(tǒng)計(jì)算、處理性能和高并發(fā)訪問數(shù)據(jù)處理能力。在現(xiàn)代化智能電網(wǎng)建設(shè)中，電力企業(yè)對(duì)云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行了更深層次的研究和探索。實(shí)踐證明，云計(jì)算是電力信息化建設(shè)的必然趨勢(shì)和根本選擇，為高效、便捷、智能、安全、可靠的電力信息化系統(tǒng)建設(shè)提供了技術(shù)支撐和智力保障。

2 云計(jì)算概述

云計(jì)算是虛擬化、面向服務(wù)架構(gòu)和效用計(jì)算的自然演進(jìn)，是一種基于網(wǎng)格計(jì)算或網(wǎng)格計(jì)算能力，提供了計(jì)算資源與底層結(jié)構(gòu)之間的抽象，使用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)方便地、按需使用地對(duì)一個(gè)共享的資源池進(jìn)行迅速的配置、部署與使用。并且只需要很少的管理以及與服務(wù)商之間的交互。同時(shí)，云計(jì)算可以用來(lái)描述平臺(tái)與應(yīng)用。一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)可以動(dòng)態(tài)按需來(lái)供應(yīng)和配置服務(wù)器，云中的服務(wù)器可以使用物理機(jī)或虛擬機(jī)，云中也可以包括其他的計(jì)算資源，如存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)（SANs）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、防火墻，以及其他的安全設(shè)備。且利用互聯(lián)網(wǎng)把地理上廣泛分布的各種資源（計(jì)算機(jī)資源、存儲(chǔ)資源、寬帶資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源等）連成一個(gè)邏輯整體，為用戶提供一體化信息和應(yīng)用服務(wù)(計(jì)算、存儲(chǔ)、訪問等)。云計(jì)算表現(xiàn)出3 種模式，一公有云：資源以“按需服務(wù)”的方式提供給公用服務(wù)，服務(wù)以一種效用計(jì)算的方式被出租使用。二私有云：為一個(gè)客戶（群）單獨(dú)使用而構(gòu)建的，因而提供對(duì)數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效控制。三混合云：涉及安全等因素，并非所用信息都能置于公有云之上。并且云計(jì)算具有諸多特點(diǎn)：高可靠性、通用性（支撐千變?nèi)f化的實(shí)際應(yīng)用）、按需服務(wù)（按需購(gòu)買）、廉價(jià)、安全、便捷、超大規(guī)模（服務(wù)器群）、虛擬化、高擴(kuò)展性（靈活、動(dòng)態(tài)伸縮）。同時(shí)，云計(jì)算可以提供3 個(gè)層次的服務(wù)，一基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，為IT 行業(yè)創(chuàng)造虛擬的計(jì)算和數(shù)據(jù)中心，使得其能夠把計(jì)算單元、存儲(chǔ)器、I/O 設(shè)備、寬帶等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施集中起來(lái)，成為一個(gè)虛擬的資源池來(lái)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。二平臺(tái)即服務(wù)，把服務(wù)器平臺(tái)或開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)提供的商業(yè)模式。三軟件即服務(wù)，一種基于互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的應(yīng)用模式。云計(jì)算對(duì)不同使用者的作用不同，對(duì)云服務(wù)提供商，通過有效管理內(nèi)部資源，提高利用率，節(jié)省電能。對(duì)終端用戶，按需使用，租用計(jì)算、存儲(chǔ)和服務(wù)資源。對(duì)企業(yè)用戶，采用自助服務(wù)和按使用量付費(fèi)的使用模式，迅速獲得計(jì)算資源，無(wú)需配置過大的資源容量而過度投資【1】。

3 電力企業(yè)信息化建設(shè)現(xiàn)狀

不同電力企業(yè)自身的運(yùn)營(yíng)機(jī)制、管理機(jī)制、信息化利用程度不同和信息化系統(tǒng)的信息編碼、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范應(yīng)用存在差異，從而引致企業(yè)內(nèi)部信息孤島和系統(tǒng)集約、信息共享等方面問題的產(chǎn)生，致使電力企業(yè)的信息化建設(shè)受到技術(shù)阻礙和制約。電力企業(yè)集中化數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)和集約化管理的構(gòu)建和應(yīng)用，為云計(jì)算的投入提供了應(yīng)用環(huán)境和條件。電力企業(yè)各級(jí)信息系統(tǒng)所涵蓋的數(shù)據(jù)內(nèi)容十分豐富，既包含系統(tǒng)運(yùn)行類數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理類數(shù)據(jù)，又包含市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)等各類數(shù)據(jù)。在海量信息數(shù)據(jù)中，電力生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)類數(shù)據(jù)占據(jù)了主導(dǎo)地位，且具有實(shí)時(shí)、高并發(fā)性等特點(diǎn)。在現(xiàn)代電力信息化建設(shè)中，各類運(yùn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的海量生成使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的壓力擴(kuò)增。在新一代綠色數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)建設(shè)中，所面臨的問題是多樣的，主要表現(xiàn)在如下3 個(gè)方面：

1）資源管理的日益復(fù)雜化、全面化。基于電力需求的日益增加，電力企業(yè)按需求量配置軟硬件設(shè)施，但在資源管理過程中，資源共享和調(diào)節(jié)分配等方面存在問題，嚴(yán)重降低了電力企業(yè)的資源利用率，無(wú)法充分發(fā)揮電力資源的應(yīng)用效能，造成了資源的過度消耗。

2）信息管控能力與現(xiàn)實(shí)資源運(yùn)維相脫節(jié)。隨著各類數(shù)據(jù)的指數(shù)級(jí)遞增，數(shù)據(jù)處理中心的管理和運(yùn)維壓力不斷加大，其有效管控能力和管理隊(duì)伍建設(shè)明顯落后于服務(wù)器信息數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)速度，超出了有效管控范圍，從而面臨著人才儲(chǔ)備不足和生產(chǎn)不安全等制約性問題。

3）能源消耗和運(yùn)維成本增加。因信息處理能力的不足，導(dǎo)致各類資源的利用率低，能源的無(wú)功消耗增加，致使能源消耗、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和各類信息處理的成本不斷增加。

4 云計(jì)算在電力信息化建設(shè)中的應(yīng)用

4.1 虛擬化技術(shù)

虛擬化是由位于下層的軟件模塊，將其封裝和抽象，提供一個(gè)物理和封裝的接口，使上層軟件可以直接運(yùn)行在這個(gè)虛擬的環(huán)境之中，但和原來(lái)的運(yùn)行環(huán)境一樣。虛擬化通常指計(jì)算機(jī)元件在抽象化的空間中運(yùn)行，而不在真實(shí)的物質(zhì)環(huán)境中【2】。虛擬化是一個(gè)抽象分層，將操作系統(tǒng)與物質(zhì)設(shè)備硬件進(jìn)行分層，硬件抽象層轉(zhuǎn)化為虛擬硬件抽象層，從而整合異構(gòu)硬件資源，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)遷移，資源調(diào)度和荷載平衡，提高資源利用率。虛擬化允許具有不同操作系統(tǒng)的多個(gè)虛擬機(jī)在同一物理上獨(dú)立并行運(yùn)行，也允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響。從而顯著提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率【3】。

4.2 資源調(diào)度管理技術(shù)

云計(jì)算資源調(diào)度管理技術(shù)是一項(xiàng)提高資源利用率的信息運(yùn)維技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)云資源的有效管理、監(jiān)控和調(diào)度，通過規(guī)范資源準(zhǔn)入接口，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)，以云資源服務(wù)化的形式傳遞、分享給用戶。資源調(diào)度管理技術(shù)的最終目的在于利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)物理機(jī)和資源池的管理，以服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施資源的封裝、抽象和輸出，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源的統(tǒng)一管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)控和按需分配與調(diào)節(jié)，從而為各類系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供穩(wěn)定協(xié)調(diào)的環(huán)境。為服務(wù)器的合并提供基礎(chǔ)和保障每個(gè)用戶安全可靠的工作環(huán)境。

4.3 云計(jì)算在電力信息化建設(shè)中的具體應(yīng)用

云計(jì)算技術(shù)在電力信息化建設(shè)中的具體應(yīng)用主要表現(xiàn)為利用虛擬化技術(shù)基于底層異構(gòu)物理基礎(chǔ)設(shè)備構(gòu)建高度共享的資源池，促進(jìn)資源的優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類系統(tǒng)資源的統(tǒng)一管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)控和按需調(diào)度。其功能的發(fā)揮表現(xiàn)在以下4 個(gè)方面：

1）虛擬化云計(jì)算資源池的搭建，通過虛擬資源池的搭建，優(yōu)化整合各類信息資源，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)督和按需分配，提高基礎(chǔ)設(shè)施的信息承載力和資源利用率。

2）統(tǒng)一鏡像管理服務(wù)的提供，通過對(duì)鏡像管理的統(tǒng)一化，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡像文件的速效存儲(chǔ)、快速定位和高效管理，簡(jiǎn)化管理程序，降低管理難度，簡(jiǎn)便管理過程。

3）云計(jì)算快速部署能力的運(yùn)用，借助云計(jì)算快速部署的能力，提升電力信息系統(tǒng)的災(zāi)備能力，為災(zāi)備演練和災(zāi)備轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)提供技術(shù)支撐和保障。

運(yùn)行環(huán)境的提供，基于應(yīng)用荷載的變化情況，提供應(yīng)用集群的動(dòng)態(tài)彈性伸縮，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供安全、可靠、可調(diào)節(jié)、可控制的環(huán)境。

4）虛擬化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的產(chǎn)生，通過云計(jì)算技術(shù)，虛擬機(jī)監(jiān)視器的應(yīng)用，提供虛擬化數(shù)據(jù)（虛擬化資源、物理資源、虛擬化配置等監(jiān)控和虛擬架構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和拓?fù)洌?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，云計(jì)算技術(shù)在電力信息化建設(shè)中具有重要的作用，虛擬化技術(shù)、資源調(diào)度管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬資源的整合、優(yōu)化，提高了資源利用效率，從而為電力信息化建設(shè)提供了智力支持和技術(shù)保障。